1. 檢測原理
MagneW™ 電磁流量計使用法拉第電磁感應定律作為測量原理。法拉第電磁感應定律是指「當導電性物體在磁場中移動時,該物體會產生電壓」。
將其應用於電磁流量計的測量原理時,將導電性物體替換為導電流體,並在流體中設置電極以將產生的電壓引出到外部。

在圖1的情況下,平均流速v (m/s)與電壓es (V)的關係如下。

可以得到與流量Q(m³/s)成正比的電壓es(V)。
基本式(1)是從理論上推導出來的公式,需要滿足以下條件。
- 磁場 B、兩電極軸、管軸互相垂直。
- 流體在電氣上均質。
- 流體是非壓縮性流體。
- 所有物理量在Z方向上都是均勻的。磁場在管軸方向上無限延伸。
- 管內壁是絕緣物,此處的流速為零。
- 流動是中心對稱的,僅與半徑r是函數關係。
- 磁界均勻、大小恆定。
2. 流量與電壓
在流道的橫切面觀察流體流動與其產生的電壓之間的關係。


圖2表示僅當流道橫切面P點有流體流動時,電壓和電流的關係。 在這種情況下,如果只有在P點有流體移動,則根據弗萊明的右手定律,將產生與磁通密度B和流速V成正比的電壓E。 此電壓E透過導電性流體傳播,並由電極a、b 檢測到。這是僅針對P點的情況,在流體流過流道的情況下,各點產生的電壓即使大小相同,在被電極檢測時,權重W也會不同,如圖3所示。 在 1 測量原理的項中所述條件下,從管中心到一定距離γ處的權重係數平均值與 γ 無關,始終為 W=1.0。 因此,如果沿著管軸對稱流動,則無論流體的黏度、密度、溫度、流速分佈、電導率如何,都可以使用(1)式測量流速,也就是流量。
3. 勵磁方式
電磁流量計的勵磁方式在70年代有直流勵磁方式和交流勵磁方式,但當時工業用電磁流量計主要採用交流勵磁方式。交流勵磁方式通常存在一些缺點,如缺乏零點穩定性、容易受到直角位相雜訊和電源雜訊的影響等。為了克服這些缺點,MagneW™電磁流量計首次採用了世界上獨創的矩形波勵磁方式。
矩形波勵磁方式如圖1-1-4所示,經由從定電流迴路到脈衝發生迴路的指令脈衝的切換,傳送正負定電流到勵磁線圈。
從此脈衝發生迴路發出的指令脈衝與電源頻率的偶數分之一同步,因此不容易受到電源雜訊的影響。

從此脈衝發生迴路發出的指令脈衝與電源頻率的偶數分之一同步,因此不容易受到電源雜訊的影響。 勵磁電流如圖 5 所示,在勵磁線圈的時間常數的作用下,切換時會產生延遲,然後變成恆定電流。
磁場與勵磁電流成正比,因此形狀是與勵磁電流相同的矩形。
電壓與磁場強度和平均流速成正比,但由於電極、流體和導線組成的閉合迴路中磁通量的變化,會造成電磁感應干擾,產生圖 5 所示的訊號。

在流量訊號達到穩定值時進行取樣,因此不受電磁感應干擾的影響。
獲得正確精度的基本條件
- 必須是電氣均勻的導電性流體:非導電性流體中難以測量電動勢。
- 管內必須滿水:未充滿的體積部分會導致誤差。
- 流體必須均質:導電率分佈不均勻時,產生的電壓與大地短路的比例會發生變化,進而造成誤差。
- 流體為非磁性:如果流體是磁性體,由於磁通密度分佈的變化,需要補償。